胡智龙

摘 要：随着我国经济快速发展和城市化进程的加快，污水处理越来越受到重视。本文对城市污水处理厂电气设计的节能原则、节能途径，着重从变压器选型、提高功率因数、减少线路损耗、电机节能、照明节能等环节进行了探讨，以保障污水处理厂的正常运行。同时，在遵守行业规范和满足行业特点要求基础上，也论证了城市污水处理厂自动控制系统的结构设计要点及实现方法。

关键词：水处理；

电气节能环境是人类生存和发展的基本前提。环境为我们生存和发展提供了必需的资源和条件。随着社会经济的发展，环境问题已经作为一个不可回避的重要问题提上了各国政府的议事日程。污水处理厂的主要作用是通过处理工业和生活中的废水使水净化后能够循环利用。但是许多污水处理厂在处理废水时耗能过大，浪费现象明显，甚至入不敷出。因此降低污水处理厂耗能问题迫在眉睫，降低成本做到真正的节能具有较为重要的社会意义和经济意义。

一、污水处理厂能耗构成

通过对该厂氧化沟处理工艺及深度处理工艺分析，主要的耗能设备及产品有：工艺要求的介质提升设备进水提升泵、回流污泥泵、剩余污泥泵、加药泵、反冲洗水泵；维持工艺需氧要求的空气供给设备氧化沟曝气机；用于工艺设备运转的设备如格栅除污机、砂水分离器、漩流沉砂器、污泥浓缩脱水机、吸泥机、无轴输送机、紫外线消毒设备；使杂质免于沉降的搅拌设备厌氧池搅拌机、储泥池搅拌机以及用于日常生活的照明、空调、通风、电热水器等。在污水厂中污泥浓缩脱水机，滤布反冲洗，滤池反冲洗，药液配制；绿地和厂区道路浇洒用水以及卫生设施冲洗、洗浴、车间地面冲洗以及食堂生活需要一定的用水。用于污泥絮凝所需一定的高分子化学药剂以及在深度处理混凝反应需要一定的絮凝药剂量。污水厂中的一些生活办公场所如综合楼、食堂、浴室、值班室等，由于该污水处理厂所处地域，所以冬季需要一定采暖设施。

1污水处理厂能耗构成分析

污水处理厂由于需要提升污水并需生化处理污水，需要大量的工艺用电设备（如提升泵及鼓风机等），为之需配套大量的供电及配电设备，并需设置较大的车间及水池池体。因此，污水处理厂在运行过程中会产生较大的设备电能消耗及电气设备自身损耗，所以必须采取有效的节能措施。措施主要分为工艺节能、建筑节能和电气节能三部分。

1.1工艺节能

本项目运行中主要能耗是工艺设备用电、药剂、电气设备损耗等。而主要耗能设备是污水提升泵、污泥提升泵和鼓风机设备、送水泵等，用电量约占65%。污水处理厂污水提升泵、污泥提升泵采用高效率的潜水式污水泵。在确定水泵型号时力求水泵的实际运行工况点位于水泵特性曲线的高效段，并且进水泵及回流污泥泵装有变频调速及软启装置，可根据水量情况由PLC自动控制以达到节能目的。曝气池采用低速潜水推进器，其池形和推进器布置合理，使其单位体积输入功率最低。此外微孔曝气器选用微孔橡胶膜管式曝气器，提高了供氧量能力及转移效率。鼓风机选用高速离心风机效率高，采用变频控制供气，根据生化池溶解氧DO值，控制风机转数，风量调节范围为50%～100%，降低能耗，节约电能。污水处理厂部分出水进行深度处理后充分回用于厂区绿化、道路浇洒、冲洗水等，减少新鲜水用量，此外还可用作脱水机滤带冲洗水。

此外本工程工艺流程尽量减少转折和迂回，降低污水、污泥提升扬程，节省电耗。并尽量采用渠道配水，使水头损失降低到最低限度，以节约能源。

1.2 建筑节能

屋面采用膨胀珍珠岩作保温、隔热处理。单层建筑外墙采用240mm厚灰砂砖，外贴聚苯板做保温。建筑门、窗采用铝合金节能材质。

1.3 电气节能

除上述工艺节能措施以及建筑节能措施外，电气系统的节能措施同样至关重要。主要包含供配电系统节能、电气线路节能、电气设备节能、控制系统节能、照明系統节能等措施。下文着重分析探讨各项电气节能措施。

二 污水处理厂电气节能的措施

2.1 变压器配置

变压器耗能由空载损耗和负载损耗两部分构成。所谓空载损耗是指电路中其他设备没有运转时变压器自身的耗能，空载损耗至于变压器自身的性质有关，与电路中的电负荷无关。而负载损耗，顾名思义即为电路中的负荷引起的电能的损耗，它主要与变压器制作工艺有关。

通常情况下变压器的实际负载率只有50%，为了节能的考虑，可以将变压器的负荷率提升到70%～80%的水平。污水处理厂中随着其投入使用的时间的延长其处理的污水会增多，直至达到污水处理厂的负荷值。所以应该在污水处理厂中设计两台或三台不同型号大小的变压器，对于不同时期根据不同的污水量，选择适宜的变压器或者组合。这样当污水量较小时，可以选用较小的变压器，防止使用大变压器时负荷率小而造成浪费；当污水量较大时，可以选用较大的变压器或者一大一小搭配使用，这样既满足了污水处理的能量供应又减少了能量的浪费现象。

2.2 低压配电系统无功补偿的优化

使用低压配电系统是电气节能的一个重要措施。对于低压配电系统的使用中备受工程人员青睐的无功补偿，具有如下好处：一般不需要其它的保护设备而只需要在用电设备中并联一个专用电容即可；降低高低压电网的电量的损耗，提高电能利用率。综上所述，低压配电系统无功补偿具有简单实用和经济节能的两大优势。

2.3 减少电能在线路传输中的损耗

电路设备中用以传输电流的电缆电线，不同的材质具有各异的原料成本和耗能性质。对于电气节能的考虑，通常选用电导率更小的原料，如铜芯的电导率小于铝芯的，尽管铜芯的原料成本高于铝芯，但由于其电导率低，长期使用下节约的电能可以有效地补偿原料成本的差异，甚至可以体现更高的经济价值；由于金属材质的电阻与其长度成正比，所以需尽可能地减小电缆的长度。

2.4 电机配置及控制的优化

污水处理厂的主要设备是电机，包括各类水泵、污泥泵、风机、搅拌器（推进器）等，绝大部分的能耗都是由电机消耗的。所以污水处理厂的电机的设计应该考虑电机的容量及数量配置以及电机运行管理的科学性，选用可靠性好，使用效率高的电机。合理选择电机容量，使输出功率与机械负载功率相匹配，提高电机的负载率，是改善其自然功率因数的有效办法。

2.5 照明系统节能

污水处理厂的照明系统数量庞大，耗电成本在污水处理厂的运行成本中具有较大的分量，一般可以达到5%。照明系统设计时，宜选用直射贯通比高、控光性能合理的灯具，且应该具有性能稳定、可靠度高以及电能损耗较低的特点。选用绿色环保节能型灯具是体现电气节能的一个较为直接而行之有效的措施。城市污水处理厂的室外照明应采用智能控制，由照明自动控制装置或自动控制根据不同区域、不同时段自动控制灯具的开关。

结束语： 污水处理厂的节能措施很多，比如厂区布置因地制宜，合理降低水泵的扬程。在选用节能的新设备上，我们应具体了解其原理、性能、效果，或从技术、经济上进行比较后，再选定节能设备，以达到真正节能的目的；而在选择合适的系统结构及配置时， 我们也应了解当地城市污水处理厂自动控制系统的现状和特点，再结合具体的生产工艺要求和处理规模，才能实现相应的系统功能，这也是一个污水处理厂自动控制系统成功的关键所在。